Системы низкой размерности

Косвенное взаимодействие атомов углерода как причина смещения фононных частот эпитаксиального графена

С. Ю. Давыдов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация: Для определения влияния субстрата на оптическую частоту $\omega_{\mathrm{LO}}(\Gamma)$ свободного графена рассмотрена задача об адсорбированном на твердотельной подложке димере, состоящим из двух атомов углерода, связанных прямым (кинетическим) $t$ и косвенным $t_{\mathrm{ind}}$ (через состояния подложки) обменами. Показано, что в случае полупроводниковой подложки результирующее взаимодействие, равно $t+|t_{\mathrm{ind}}|$, что приводит к сдвигу частоты $\omega_{\mathrm{LO}}(\Gamma)$ на величину $\Delta\omega_{\mathrm{LO}}(\Gamma)>$ 0 (красное смещение G-пика рамановского спектра) и относительный сдвиг, $\delta_{\mathrm{LO}}(\Gamma)\equiv\Delta\omega_{\mathrm{LO}}(\Gamma)/\omega_{\mathrm{LO}}(\Gamma)\approx|t_{\mathrm{ind}}|/t$. Сделанные для подложки 6$H$-SiC численные оценки $\delta_{\mathrm{LO}}(\Gamma)$ хорошо согласуются с данными эксперимента. В случае подложки – переходного металла показано, что для металлов с большими эффективными массами $d$-электронов (элементы конца $3d$-ряда), возможна ситуация, когда $\Delta_{\mathrm{LO}}(\Gamma)<$ 0 (голубое смещение), что реально имеет место для графена, сформированного на Ni(111). Здесь, однако, теоретические оценки $|\delta_{\mathrm{LO}}(\Gamma)|$ являются заниженными.

Ключевые слова: прямой и косвенный обмены, продольная оптическая частота, SiC- и $d$-металлические подложки.

Поступила в редакцию: 19.06.2024
Исправленный вариант: 26.06.2024
Принята в печать: 27.06.2024

DOI: 10.61011/PSS.2024.09.59227.157